KR20150049421A - 노즐 개공용 필러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조성 및 입도 조정으로 용강과의 접촉 반응 시 자연 개공에 유효한 최적의 소결 상태를 유도하여 자연 개공율을 보다 높일 수 있게 하는 노즐 개공용 필러에 관한 것으로, 본 발명에 따른 필러는 80중량% 크로마이트사와 20중량%의 규사의 혼합물이며, 규사는 R₂O성분이 0.2중량% 이하로 함유된다. 그리고 크로마이트사와 규사는 둥근 입형을 가진다. 이때 본 발명에 따른 필러는 입도가 0.6~1.0㎜ 범위를 가지는 25~30중량%의 크로마이트사 및 규사와, 입도가 0.3~0.5㎜ 범위를 가지는 70~75중량%의 크로마이트사 및 규사가 혼합된다.

Description

노즐 개공용 필러{NOZZLE OPENING FILLER}

본 발명은 노즐 개공용 필러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속주조공정에 슬라이딩 노즐(sliding nozzle)의 자연개공에 사용되는 노즐 개공용 필러에 관한 것이다.

일반적으로, 제강공정의 연속주조공정에서는 용해에서 출탕되는 용강을 대차 등에 탑재되어 이동 가능하게 마련된 래들(ladle)에 수용하여 몰드 주입 작업을 위한 턴디쉬(tundish)로 이동시키게 된다.

통상의 래들(ladle)의 저부에는 용강의 출탕을 제어하기 위하여 실린더와 같은 액튜에이터에 의해 구동되는 슬라이딩 노즐(sliding nozzle)이 구비되며, 슬라이딩 노즐의 노즐구에는 용강 수용 시 용탕의 압력으로 자연개공이 이루어지도록 하기 위한 필러(filler)가 충전된다.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제 10-0286676 호(등록일자 : 2001년 01월 16일, 명칭: "개공이 완벽한 래들필러")가 있다.

본 발명은, 조성 및 입도 조정으로 용강과의 접촉 반응 시 자연 개공에 유효한 최적의 소결 상태를 유도하여 자연 개공율을 보다 높일 수 있게 하는 노즐 개공용 필러를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, 80중량% 크로마이트사와 20중량%의 규사의 혼합물이며, 규사는 R₂O성분이 0.2중량% 이하로 함유될 수 있다.

구체적으로 크로마이트사와 규사는 둥근 입형을 가질 수 있다.

더 구체적으로 노즐 개공용 필러는, 입도가 0.6~1.0㎜ 범위를 가지는 25~30중량%의 크로마이트사 및 규사와, 입도가 0.3~0.5㎜ 범위를 가지는 70~75중량%의 크로마이트사 및 규사가 혼합될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, R₂O성분의 함유량을 0.2중량% 이하로 제어함으로써, 필터의 소결을 억제시킬 수 있기 때문에 필러의 자연 개공률을 높일 수 있고, 그로 인해 용강의 재산화 방지로 비금속개재물로 인한 제품 결함 감소를 기대할 수 있게 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, 입형이 둥근 크로마이트사와 규사를 사용하고 크로마이트사와 규사의 입도를 조절함으로써, 용강의 침투 및 용강의 접촉을 억제할 수 있기 때문에 필러의 자연 개공률을 높일 수 있게 하는 이점이 있다.

게다가, 자연 개공률 향상으로 안전한 작업 환경을 도모할 수 있게 하는 이점이 있다.

도 1은 필러의 사용 상태를 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명과 관련된 알칼리계 성분 함유량에 따른 필러 소결상태를 나타낸 그래프이며, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 규사를 확대하여 나타낸 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 필러(filler)는 용강이 래들(ladle)의 하부로 유출되지 않도록 일시 차단하다가 연속주조를 위해 용강을 턴디쉬로 출강할 때에는 자연개공이 되도록하는 것이다. 이러한 자연개공은 용강을 담고 있는 래들의 바닥에 설치된 슬라이딩 노즐의 게이트가 오픈 되었을 때, 슬라이딩 노즐구에 채워진 필러가 흘러나오면서 용강과 접촉되어 굳어진 필러의 소결층이 래들 내 담긴 용강의 압력을 견디지 못하고 깨지면서 자연적으로 래들 내 용강이 노즐구를 통해 턴디쉬로 빠져나오는 현상이다.

도 1은 종래 필러의 사용 상태를 나타낸 도면으로써, 필러(3)는 슬라이딩 노즐의 상부 톱 노즐(5) 내로 투입되어 래들 바닥의 받침연와(9) 상부에 존재하게 된다. 이렇게 투입된 필러(3)는 출강 완료 후 연속주조작업 개시 이전에 래들 받침연와(9) 및 대기온도에 의해 용강(2)과 함께 응고되어 소결층(4)을 형성하게 된다. 이러한 소결층(4)은 슬라이딩 노즐(5, 6, 7, 8) 오픈 시에 톱 노즐(7)에 투입된 필러(3)가 하부로 빠지면서 용강의 하중에 의해 소결층(4)이 파괴되어 래들 내 용강이 턴디쉬(10) 내로 주입되게 된다.

그런데, 래들에서 용강이 체류하는 시간이 길어지거나 용강의 온도가 높을 경우에는 소결층(4)이 두꺼워져서 용강의 정압에 의해 소결층(4)이 자연 파괴되지 않는 개공불량이 발생하게 되는데, 이 경우에는 래들(1) 하부에서 슬라이딩 노즐 하부의 콜렉터 노즐(8)로 산소파이프를 삽입하여 소결층(4)을 강제로 파괴시키는 강제개공을 실시하고 있는 실정이다.

전술한 강제 개공은 개공작업이 장시간에 걸쳐 소요되기 때문에 연속주조 작업이 불가능하게 하는 문제점이 있었다. 또한 강제 개공 작업은 작업자가 래들(1)의 하부에서 산소파이프를 이용해 실시되기 때문에 작업자가 대형안전사고에 항상 노출되는 또 다른 문제점이 있었다. 게다가 강제개공 후 래들(1) 내 용강을 턴디쉬(10)로 주입할 때 래들(1) 내의 정련된 용강이 대기와 접촉하기 때문에 대기중의 산소 및 질소와 반응하여 정련된 용강의 청정도가 떨어져 각종 주편결함의 원인되는 문제점이 있었다.

따라서, 필러(3) 자체의 품질과 특성을 개량하여 개공불량을 최소화하기 위한 노력이 요구되고 있는 실정이다.

하기에는 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, 분쇄입자상의 크로마이트사와 규사의 혼합물로서, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는 알칼리계 성분, 즉 R₂O(여기서, R: Na, K)가 0.2중량% 이하로 포함되어 구성된다.

다시 말해, 필러에는 용융점이 1000℃ 이하인 Na₂O, K₂O와 같은 알칼리계 성분(R₂O)이 함유되어 있으며, 이러한 R₂O 성분은 필러가 용강과 접촉하는 도중에 용해되어 크로마이트사 및 규사 사이를 소결시켜서 소결층을 두껍게 하기 때문에 R₂O의 함유량을 0.2중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

이때, R₂O의 함유량을 0.2중량%를 초과하여 필러에 함유되면, 필러는 1500℃ 이상인 용강에 의해 소결이 촉진된다. 따라서 R₂O성분을 0.2중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

한편, R₂O 성분이 0.2중량% 이하로 함유된 필러는 나머지 성분 및 성분의 조성범위가 통상의 조건을 만족하는 것이 바람직한데, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러를 구성하는 크로마이트사의 조성은 Al₂O₃ 10~15중량%, MgO 5~10중량%, Fe₂O₃ 25~35중량%, R₂O 0.2중량% 및 나머지는 SiO₂ 1~2중량%와 Cr₂O₃ 45~50중량%를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러를 구성하는 규사는 SiO₂ 80~98중량%, Cr₂O₃ 0.1중량%, Al₂O₃ 0~15중량%, MgO 0.1~1중량%, Fe₂O₃ 0.1~2중량%, R₂O 1~10중량%를 포함하여 구성된다.

이때, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는 80중량%의 크로마이트사와 20중량%의 규사가 혼합되어 구성된다.

하기의 표 1은 종래 노즐 개공용 필러와 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러의 자연 개공률을 나타낸 것이다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래 R₂O의 함유량이 1.O중량% 이하의 경우보다 R₂O의 함유량이 0.2중량% 이하의 경우에 자연이 향상된 것을 확인할 수 있다.

여기서, Na₂O, K₂O와 같은 R₂O 성분은 주로 규사에 불순물로 함유되어 있는데, 이렇게 규사에 함유된 R₂O성분은 천연규사를 1700℃ 이상에서 용융시킴으로써 제거된다.

한편, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러를 둥근 입형을 가지는 크로마이트사와 규사가 혼합되는데, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는 입형이 둥글고 입도가 0.6~1.0㎜ 범위(이하: "대립부"라 한다)인 크로마이트사와 규사 25~30중량%와, 마찬가지로 입형이 둥글고 입도가 0.3~0.5㎜ 범위(이하: "미립부"라 한다)인 크로마이트사와 규사가 70~75중량%가 혼합되어 구성된다.

여기서 대립부가 30중량%를 초과하여 혼합되고 미립부가 70중량% 미만으로 혼합되면, 입자간의 공극이 커져서 용융 상태의 용강이 쉽게 침투하기 때문에 소결층이 너무 두껍게 형성되어 개공불량이 일어나게 된다. 그리고 대립부가 25중량% 미만으로 혼합되고 미립부가 75중량%를 초과하여 혼합되면, 대립부 사이에 공극이 미립부에 의해 너무 조밀하게 채워지기 때문에 공극의 치밀도를 높일 수는 있으나 소결층이 치밀하게 소결되어 개공불량의 원인이 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, R₂O성분의 함유량을 0.2중량% 이하로 제어함으로써, 필터의 소결을 억제시킬 수 있기 때문에 필러의 자연 개공률을 높일 수 있고, 그로 인해 용강의 재산화 방지로 비금속개재물로 인한 제품 결함 감소를 기대할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 노즐 개공용 필러는, 입형이 둥근 크로마이트사와 규사를 사용하고 크로마이트사와 규사의 입도를 조절함으로써, 용강의 침투 및 용강의 접촉을 억제할 수 있기 때문에 필러의 자연 개공률을 높일 수 있게 한다.

게다가, 자연 개공률 향상으로 안전한 작업 환경을 도모할 수 있게 한다.

상기와 같은 노즐 개공용 필러는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1 : 래들 2 : 용강
3 : 필러 4 : 소결층
5 : 상부 플레이트 6 : 하부 플레이트
7 : 톱 노즐 8 : 콜렉터 노즐
9 : 받침연와 10 : 턴디쉬

Claims (3)

1. 80중량% 크로마이트사와 20중량%의 규사의 혼합물이며, 상기 규사는 R₂O성분이 0.2중량% 이하로 함유된 노즐 개공용 필러.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 크로마이트사와 상기 규사는 둥근 입형을 가지는 노즐 개공용 필러.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐 개공용 필러는,
   입도가 0.6~1.0㎜ 범위를 가지는 25~30중량%의 상기 크로마이트사 및 상기 규사와, 입도가 0.3~0.5㎜ 범위를 가지는 70~75중량%의 상기 크로마이트사 및 상기 규사가 혼합된 노즐 개공용 필러.
   
   

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